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武漢規(guī)范研究兩個項目評審?fù)瓿桑瑢⒂辛Φ赝七M(jìn)氫燃料在船舶領(lǐng)域的應(yīng)用。而隨著政策加持，氫燃料電池在船舶領(lǐng)域的應(yīng)用亦正在加速推進(jìn)。
近日，中國船級社（CCS）武漢規(guī)范研究所在廣州組織召開了“船舶氫燃料儲運及應(yīng)用技術(shù)研究”項目結(jié)題評審會；隨后，武漢規(guī)范研究所與中國船舶集團(tuán)605院組織召開了“氫燃料電池動力船舶專項研究驗證”項目開題評審會。兩個項目研究工作將有力地推進(jìn)氫燃料在船舶領(lǐng)域的應(yīng)用，實現(xiàn)船舶“零排放”的目標(biāo)，助力水運行業(yè)綠色健康發(fā)展。
據(jù)了解，世界范圍內(nèi)，船舶用燃料電池的市場容量大約有160GW。根據(jù)交通運輸部水科院的數(shù)據(jù)和專家預(yù)計，2025年氫燃料電池系統(tǒng)改造船數(shù)量和新建氫燃料電池船舶數(shù)量分別約400艘和200艘，氫燃料電池系統(tǒng)市場規(guī)模將達(dá)到200億元。
01 七個以上地方做出氫能船舶規(guī)劃
國內(nèi)政策顯然也正在為氫能在船舶行業(yè)的應(yīng)用鋪路，6月，交通運輸部先后發(fā)布《內(nèi)河航運發(fā)展綱要》、《關(guān)于推進(jìn)海事服務(wù)粵港澳大灣區(qū)發(fā)展的意見》，均提及推進(jìn)LNG燃料動力、電池動力等船舶應(yīng)用。
地方發(fā)布的規(guī)劃同樣十分重視其在船舶領(lǐng)域的應(yīng)用。以近期山東省氫能產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃（2020—2030年）為例，其中提到2020年到2022年，為氫能產(chǎn)業(yè)全面起步期，加快布局燃料電池軌道交通、港口機械、船舶及分布式發(fā)電裝備產(chǎn)業(yè)。2023年到2025年，為氫能產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展期，燃料電池軌道交通、港口機械、船舶及分布式發(fā)電裝備產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)突破。
此外，還有如下地方發(fā)布的規(guī)劃中提及船舶領(lǐng)域應(yīng)用。
2018年1月，湖北武漢發(fā)布的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃方案》中指出，2018～2020年，在輪船、無人機、分布式發(fā)電等方面形成小規(guī)模氫能燃料電池示范應(yīng)用。
2019年7月，浙江《關(guān)于加快嘉興氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干意見》中提到，中期目標(biāo)（2023-2025），氫能源船舶領(lǐng)域有一定突破。
2019年8月，四川《成都市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2019—2023年）》中提及，到2023年，燃料電池在無人機、分布式能源、船舶、各類電源等領(lǐng)域開展示范應(yīng)用。
2019年9月發(fā)布的《浙江省加快培育氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》中：到2022年，氫燃料電池在公交、物流、船舶、儲能、用戶側(cè)熱電聯(lián)供等領(lǐng)域推廣應(yīng)用形成一定規(guī)模；到2025年，加氫設(shè)施網(wǎng)絡(luò)較為完善，氫能在汽車、船舶、分布式能源等應(yīng)用領(lǐng)域量化推廣，成為國內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)高地。
2019年11月，廣東《佛山市高明區(qū)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2019~2030年）》發(fā)布，其中提到中期目標(biāo)（2022-2025年）,適時示范推廣氫燃料電池游船，打造“西江氫城”旅游品牌，推廣游船5艘以上;遠(yuǎn)期目標(biāo)（2025-2030年）,推廣應(yīng)用游船20艘以上.
2020年3月，廣東《茂名市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（征求意見稿）》中，中期目標(biāo)：試點燃料電池在工業(yè)發(fā)電、熱電聯(lián)供和船舶方面的應(yīng)用。
02 鳳毛麟角的落地應(yīng)用
與巨大的市場前景形成鮮明對比的是，目前我國在氫能船舶的探索上的案例并不多見。2019年12月3日，中國船舶集團(tuán)在20屆中國國際海事展期間舉辦的綠色技術(shù)論壇上，首次發(fā)布了其擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的全國首臺500千瓦級船用燃料電池系統(tǒng)及其全球首艘氫燃料試點船舶設(shè)計方案。該船由中國船舶集團(tuán)七一二所自主設(shè)計研發(fā)，是一艘2000噸級定點航線內(nèi)河自卸貨船，船長70.5米，寬13.9米，續(xù)航力140千米。采用4x125kW氫燃料電池作為船舶主動力源(4.690,-0.03,-0.64%)，輔以4x250kWh鋰電池組進(jìn)行調(diào)峰補償，同時船舶載有35MPa高壓氫氣瓶組儲存氫氣燃料。
彭元亭，徐增師在發(fā)布于《中國工程科學(xué)》的一篇文章中提到，目前，我國與國外先進(jìn)國家相比仍存在差距：①船用氫燃料電池推進(jìn)裝置的戰(zhàn)略與目標(biāo)亟待確立；②氫燃料電池船舶領(lǐng)域法規(guī)規(guī)范研究不足；③船用氫燃料電池推進(jìn)技術(shù)工程化的部分關(guān)鍵技 術(shù)（氫燃料電池電堆船用化技術(shù)，船用高安全、 高儲氫密度氫源技術(shù)，船用氫燃料電池系統(tǒng)集成 技術(shù)）有待突破；④船用氫燃料電池配套基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)缺乏。
03 氫能船舶的國際探索
那么，國際上氫燃料電池在船舶領(lǐng)域有哪些應(yīng)用呢？
國際范圍內(nèi)，第一艘氫燃料電池船舶記錄可查于2007年。
2007年，歐盟資助世界上第一個商業(yè)客輪ZEMships項目，該船采用混合動力推進(jìn)方式，整合了兩個峰值功率48kW的氫燃料電池和 560V的鉛蓄電池，可運送100名乘客。
此外，北美、日本、韓國等先進(jìn)國家和地區(qū)已將船用氫燃料電池推進(jìn)技術(shù)作為政府重點支持方向，相繼頒布一系列規(guī)劃與標(biāo)準(zhǔn)，引導(dǎo)并支持氫燃料電池船舶產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
1.豐田：首批海運燃料電池系統(tǒng)已交付全球首艘氫動力船舶
2018年由豐田贊助的世界上第一艘自動航行氫動力船，開啟了為其6年的航行之旅。這艘船由專門的賽船進(jìn)行改造，名字叫做Energy Observer，使用太陽能、風(fēng)能和波浪發(fā)電，并且可以通過海水產(chǎn)生無碳?xì)渥鳛閯恿Α?/p>
2020年初，豐田宣布其為合作伙伴Energy Observer開發(fā)出了一種海事應(yīng)用的燃料電池系統(tǒng)，且已完成交付。據(jù)了解，去年年底，豐田的燃料電池模塊已通過Energy Observer測試，且彼時該系統(tǒng)正在海上進(jìn)行最后的全功率測試。該船計劃于2月從圣馬洛港正式啟航。
該船使用可再生能源和車載系統(tǒng)混合運行，是世界上第一艘能夠利用可再生能源從海水中生產(chǎn)氫氣的船舶。船長度31m、寬13m、高度12.85m、吃水2.2m、重量34噸、有8名機組人員、平均速度為：4/5節(jié)（電力），8節(jié)（脈沖翼）。該船已訪問了25個國家/地區(qū)，48個港口，3年巡航距離約18000海里。
2.ABB與Sintef合作研發(fā)船舶氫燃料電池
2018年消息，ABB和挪威獨立研究機構(gòu)Sintef Ocean公司正在進(jìn)行一項開創(chuàng)性研究，以測試燃料電池作為主要船舶推進(jìn)能源的可行性，希望能為商船和客船所需的電力提供燃料電池技術(shù)。
3.烏斯坦打造氫動力船
2019年11月消息，烏斯坦集團(tuán)和Nedstack燃料電池技術(shù)公司共同完成了第一套完整的氫動力船只設(shè)計方案。烏斯坦SX190 DP2零排放氫動力船（以下簡稱DP2）是其第一艘以氫為動力的近海船，配有Nedstack燃料電池動力系統(tǒng)。新型DP2的海上試驗可能會在2022年進(jìn)行。總裝機功率為7.5MW，其中2MW由燃料電池動力系統(tǒng)產(chǎn)生，能夠在零碳排放模式下運行4天。
4.PowerCell和挪威船廠聯(lián)合開發(fā)船舶FC系統(tǒng)
2019年11月消息，瑞典PowerCell公司與挪威Havyard Group簽署了一份合同，共同開發(fā)零排放燃料電池系統(tǒng)的設(shè)計和技術(shù)規(guī)范。該系統(tǒng)可能安裝在一艘船上，為Havila Kystruten船運公司從卑爾根到基爾克內(nèi)斯的新航線提供服務(wù)。這份為期一年的合同涉及開發(fā)零排放系統(tǒng)的設(shè)計與技術(shù)規(guī)范，該系統(tǒng)完全符合國際海事組織的海上安全要求。PowerCell和Havyard將聯(lián)合設(shè)計該系統(tǒng)解決方案，將基于幾個特制的200KW燃料電池系統(tǒng)模塊并行連接，總功率為3.2MW。
5.太平洋氫能氫燃料電池船舶技術(shù)亮相進(jìn)博會
2019年11月6日第二屆中國國際進(jìn)口博覽會上太平洋資源（氫能）集團(tuán)發(fā)布了太平洋氫能 H2 Station V 加氫站和重型氫能貨輪等產(chǎn)品。太平洋氫能所研發(fā)的船用氫能600千瓦到兆瓦級的氫燃料電池發(fā)動機，可以推動1000——3000噸的內(nèi)河船只，加氫一次航行1000——1500公里左右。
6.全球首艘液化氫運輸船成功搭載液化氫儲罐
2019年底，日本川崎重工神戶工廠舉行全球首艘液態(tài)氫運輸船“SUISO FRONTIER”的下水儀式。2020年3月7日，由川崎重工建造的全球首艘液化氫運輸船“SUISO FRONTIER”號在川崎重工旗下播磨工廠完成液化氫儲罐吊裝。預(yù)計2020年10月完工后開始海試，在下一個財年投入試運營，將澳大利亞制造的液化氫運至日本。
該船全長116米，寬19米，重約8000噸，船上將會安裝一個由播磨工廠生產(chǎn)的長25米、高16米的雙殼結(jié)構(gòu)真空絕熱儲氫罐，可以存儲1250立方米的液態(tài)氫。
7.東芝交付30kW船用氫燃料電池系統(tǒng)
2019年底，日本東芝能源系統(tǒng)解決方案公司宣布，已向一艘燃料電池船交付了一套30kW的移動氫燃料電池系統(tǒng)，該系統(tǒng)的單位輸出功率體積與固定式燃料電池系統(tǒng)體積相比減少了1/3。該燃料電池船于10月30日通過了日本船舶檢驗組織的臨時航行許可檢查，已開始由NRED東芝建筑公司和東京海洋科技大學(xué)進(jìn)行試驗運營。
8.搭載2MW燃料電池系統(tǒng) 瓦錫蘭開發(fā)世界首艘氨動力補給船
同樣是2020年初，據(jù)外媒報道，瓦錫蘭、Eidesvik Offshore、Equinor、Prototech和ShipFC加入了一項為期五年的項目，在一艘名為“維京能源”的補給船上搭載燃料電池。據(jù)稱，這將是世界上第一艘零排放補給船——其燃料電池由氨氣驅(qū)動。2023年將在“維京能源”上安裝總功率為2兆瓦的燃料電池模塊，該船將在海上使用新能源系統(tǒng)運行一年。
9.洋馬和豐田汽車合作研發(fā)船用氫燃料電池系統(tǒng)
6月消息，日本洋馬控股及其旗下柴油發(fā)動機制造商洋馬動力技術(shù)公司（Yanmar）研發(fā)了一種基于汽車燃料電池技術(shù)的船用氫燃料電池系統(tǒng)，并且已經(jīng)與豐田汽車公司簽署了一項諒解備忘錄，合作開發(fā)氫燃料電池系統(tǒng)。為了實現(xiàn)具有良好續(xù)航范圍的易于安裝的模塊，洋馬公司的目標(biāo)是在自己的船艇上安裝這種船用燃料電池系統(tǒng)，并且在2020財年末之前開始現(xiàn)場展示測試。
10.三星重工與布魯姆開發(fā)氫燃料船舶 2022年售出首艘氫燃料船舶
7月1日消息，據(jù)外媒報道，日前，三星重工（Samsung Heavy Industries）宣布將與布魯姆能源公司（Bloom Energy）合作開發(fā)氫燃料電池船舶。兩家公司將合作設(shè)計和開發(fā)以氫燃料電池為動力的船舶，目標(biāo)是在2022年向客戶推銷一艘氫燃料電池船舶。
